Miinojen paikantamiseen käytettävät laitteistot ja niiden anturitekniikka

Abstract

Entisillä sota-alueilla asuvia siviilejä vammautuu ja saa surmansa vuosittain tuhansia alueelta löytyviin miinoihin ja räjähteisiin, tehden alueista asumiskelvottomia ennen niiden tarkkaa läpikäyntiä. Ukrainan sodan päättyessä uutta raivattavaa maa-alaa on tämänhetkisten arvioiden mukaan jopa 23 % sen pinta-alasta, kasvattaen humanitaarisen raivaamisen tarvetta huomattavasti. Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan miinojen havaitsemiseen ja tunnistukseen suunniteltujen laitteiden toimintaperiaatteita ja niiden sisältämien sensoreiden tekniikkaa. Työn päätutkimuskysymys on: ”Millaisia laitteita voidaan hyödyntää humanitaarisessa raivaamisessa miinojen havaitsemis- ja tunnistuskäytössä?” ja alatutkimuskysymykset: ”Miten näiden laitteiden anturit toimivat?” sekä ”Miten nämä laitteet voivat toimia yhdessä?”.

Työ toteutetaan kirjallisuuskatsauksena, pohjanaan tieteelliset artikkelit ja konferenssijulkaisut, alan kirjallisuus, humanitaarisen raivaamisen osaamiskeskus GICHD:n tietopankki sekä työvälineiden valmistajien tuoteselostukset. Tieteelliset lähteet ovat pääasiallisesti ANDOR-tietokannasta. Lisäksi työssä käytetään myös kirjoittajan omaa asiantuntemusta, joka on kerrytetty varusmiespalveluksen aikana taistelukenttäraivaamisesta erityisesti reserviupseerikoulussa.

Humanitaarisessa raivaamisessa kohteet ovat yleensä jalkaväki- tai panssarimiinoja, mutta myös muita räjähteitä, kuten laukeamattomia räjähtäviä ammuksia. Jälkimmäisiin viitataan yleisesti räjähteenä (UXO, engl. Unexploded ordnance). Miinat ja räjähteet voidaan jakaa kahteen kaksiosaiseen kategoriaan niiden havaitsemisen kannalta oleellisimpien ominaisuuksien perusteella. Ne voivat joko sisältää tai olla sisältämättä riittävästi metallia tullakseen havaituksi metal-linpaljastimella ja ne voivat sijaita maan päällä tai sen alla. Nämä ominaisuudet määräävät työvälineet, joilla ne voidaan havaita maastosta.

Yleisimmät käytössä olevat laitteet ovat piikkitutkain ja metallinpaljastin. Piikkitutkainta käytetään maaperän tutkimiseen manuaalisesti, jolloin raivaaja tuntee, jos hän osuu tutkaimella kohteeseen. Pelkän piikkitutkaimen käyttö on hidasta, mutta metallinpaljastimen käyttö sen lisäksi nopeuttaa työtahtia. Tällöin kyetään käymään läpi nopeasti kerrallaan 1,5–2 metrin levyisiä kaistaleita ja merkitsemään piikkitutkaimelle tarkastettavat havainnot. Metallinpaljastinkaan ei ole täysin varma laite, sillä pienen metallimäärän havaitsemiseen vaadittu herkkyys aiheuttaa paljon vääriä positiivisia havaintoja ja puhtaasti metallittomia kohteita se ei kykene havaitsemaan. Tämän takia uusia työvälineitä on kehitetty ja testattu raivauskäytössä lupaavin tuloksin. Esimerkiksi maatutka ja lämpökamera ovat osoittautuneet hyödyllisiksi, sillä ne kykenevät havaitsemaan kohteita laajemmalla skaalalla.

Uudetkaan laitteet eivät kuitenkaan kykene tunnistamaan kaikentyyppisiä kohteita, joten niiden yhteiskäyttöä on alettu kehittämään. Tätä yhteiskäyttöä kutsutaan sensorifuusioksi, jossa usean erityyppisen anturin tuottamaa dataa yhdistetään toisiinsa laajemman kokonaiskuvan muodostamiseksi. Sensorifuusiota on koitettu saavuttaa erilaisin käsikäyttöisin järjestelmin sekä myös yhdistämällä sensoreita maalla ja ilmassa kulkeviin miehittämättömiin ja autonomisiin laitteisiin. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että käytössä on monipuolisesti erilaisia laitteita, joilla pyritään ratkaisemaan erilaisten kohteiden tuottamia havaittavuusongelmia. Anturien kehitys osoittaa, että sensorifuusion saavuttaminen sekä miehittämättömät laitteet ovat alan seuraavat askeleet. Tämän perusteella seuraaviksi tutkimuskohteiksi voidaankin nimetä miehittämättömien ja autonomisten laitteiden kehitys ja sensorifuusion parantaminen.